一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：包括金属网引下通道与接闪器引下通道；所述金属网引下通道包括分别包覆叶片碳纤维主梁帽和辅梁帽的主梁帽金属网和辅梁帽金属网，在主梁帽金属网和辅梁帽金属网的叶根区域由叶根金属网连接；所述接闪器引下通道包括由防雷引下线连接的叶尖接闪器、在叶片中部区域的若干叶身接闪器；所述主梁帽金属网在叶尖和叶根区域分别与防雷引下线连接；所述叶身接闪器通过叶身铜板、导线与主梁帽金属网连接；所述碳纤维主梁帽和辅梁帽分别与主梁帽金属网和辅梁帽金属网之间多处等电位电气连接。本发明专利技术对大功率、长叶片机组尤其是对海上大功率机组，能提高可靠性和安全性，并有效降低海上风力发电机组的运维成本。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统
本专利技术涉及风力发电机组雷电防护领域，具体地讲是一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统。
技术介绍
目前根据风电市场的需求以及技术进步，无论是海上机组还是陆上机组都呈现出大功率、长叶片、高塔筒的趋势，百米级的叶片已进入市场。对于如此长度的叶片，按常规的玻纤叶片设计，重量大，给机组总体设计带来困难。因此，机组叶片的主梁帽和辅梁帽采用碳纤维材料，其它部分仍然采用常规的玻纤、环氧树脂和夹芯材料。由于碳纤维自身为导体材料，在碳纤维主梁帽和辅梁帽边缘已存在较高的电场强度。在雷电环境下高强度的电场容易击穿空气产生雷电先导，电场高的区域被判定为雷电的附着区域，因此需设计金属网防护方案。此时金属网可等效成一个接闪系统，并在接闪的过程中逐步熔融破坏，当破坏到一定程度后，会造成叶片接闪系统的失效。对于海上大功率机组来说，会造成巨大的维修、更换成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述技术问题，提供一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，该雷电防护系统对大功率、长叶片机组尤其是对海上大功率机组，能提高可靠性和安全性，并有效降低风力发电机组的运维成本。实现本专利技术的技术方案是：一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：包括金属网引下通道与接闪器引下通道；所述金属网引下通道包括分别包覆叶片碳纤维主梁帽和辅梁帽的主梁帽金属网和辅梁帽金属网，在主梁帽金属网和辅梁帽金属网的叶根区域由叶根金属网连接；所述接闪器引下通道包括由防雷引下线连接的叶尖接闪器、在叶片中部区域的若干叶身接闪器；所述主梁帽金属网在叶尖和叶根区域分别与防雷引下线连接；所述叶身接闪器通过叶身铜板、导线与主梁帽金属网连接；所述碳纤维主梁帽和辅梁帽分别与主梁帽金属网和辅梁帽金属网之间多处等电位电气连接。所述金属网为铝网或铜网。所述主梁帽金属网通过导线与叶尖接闪器的连接为一体成型连接，将导线、金属网分别固定到叶尖接闪器上。所述叶根金属网通过螺栓、叶根铜板贯穿叶根铺层，采用线鼻子、导线与防雷引下线连接。所述主梁帽金属网通过叶根连接器、叶根铜板贯穿叶根壳体铺层结构，采用线鼻子、导线与防雷引下线连接。所述叶身接闪器通过叶身铜板沿叶片截面弦线方向与主梁帽金属网连接；叶身接闪器贯穿叶片壳体铺层结构后，通过导线与防雷引下线相连。所述主梁帽金属网与其他金属部件搭接位置，全采用梯形过渡，主梁帽金属网在叶根和叶尖过渡位置，将金属网折叠。所述主梁帽金属网与主梁帽之间在叶尖、叶中和距离叶根端面10~20m位置分别进行等电位连接，辅梁帽金属网与辅梁帽之间在辅梁帽两端处进行等电位连接。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提出了一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，即回路一：金属网引下通道；回路二：接闪器引下通道。两个回路互联互通，形成碳纤维叶片双回路雷电防护系统冗余设计。2、本专利技术采用双回路防护方案，通过冗余设计大大提高了可靠性和安全性，尤其是对海上大功率机组，有效降低风力发电机组的运行和维护成本。附图说明图1为本专利技术实施例结构示意图；图2为本专利技术实施例中金属网过渡示意图；图3为本专利技术实施例中主梁帽金属网与辅梁帽金属网连接示意图；图4为本专利技术实施例中金属网与碳纤维梁帽之间等电位连接示意图；图5为图4的A-A局部视图。图中标号：1—叶尖接闪器，2—叶身接闪器，3—主梁帽，4—辅梁帽，5—主梁帽金属网，6—辅梁帽金属网，7—叶根金属网，8—叶根铜板，9—防雷引下线，10—导线，11—叶身铜板，12—主梁帽等电位点，13—辅梁帽等电位点，14—叶根连接器，15—叶片轴线，16—主梁帽参考线，17—折叠方向，18—金属网后缘折叠前边界，19—金属网后缘折叠边一，20—金属网后缘折叠边二，21—后缘铜网折叠后边界线，22—金属网前缘折叠前边界，23—金属网前缘折叠边二，24—金属网前缘折叠边一，25—前缘铜网折叠后边界线，26—主梁帽边缘，27—金属网边缘，28—碳纤维梁帽边缘，29—等电位辅层，30—表面毡，31—铜网，32—双向玻纤布，33—碳纤维梁帽。具体实施方式如图1至图4所示，一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，包括金属网引下通道与接闪器引下通道；所述金属网引下通道包括分别包覆叶片碳纤维主梁帽3和辅梁帽4的主梁帽金属网5和辅梁帽金属网6，在主梁帽金属网5和辅梁帽金属网6的叶根区域由叶根金属网7连接；所述接闪器引下通道包括由防雷引下线9连接的叶尖接闪器1、在叶片中部区域的若干叶身接闪器2；所述主梁帽金属网5在叶尖和叶根区域分别与防雷引下线9连接；所述叶身接闪器2通过叶身铜板8、导线10与主梁帽金属网连接5。所述碳纤维主梁帽3和辅梁帽4分别与主梁帽金属网5和辅梁帽金属网6之间多处等电位电气连接。所述主梁帽金属网5与主梁帽3之间在叶尖、叶中和距离叶根端面10~20m位置作为主梁帽等电位点2，分别进行等电位连接，辅梁帽金属网6与辅梁帽4之间在辅梁帽4两端处作为辅梁帽等电位点13，进行等电位连接。所述金属网为铜网31。所述主梁帽金属网5通过导线10与叶尖接闪器1的连接为一体成型连接，将导线10、金属网分别固定到叶尖接闪器1上。所述叶根金属网7通过螺栓、叶根铜板8贯穿叶根铺层，采用线鼻子、导线10与防雷引下线9连接。所述主梁帽金属网5通过叶根连接器14、叶根铜板8贯穿叶根壳体铺层结构，采用线鼻子、导线10与防雷引下线9连接。所述叶身接闪器2通过叶身铜板11沿叶片截面弦线方向与主梁帽金属网5连接；叶身接闪器2贯穿叶片壳体铺层结构后，通过导线10与防雷引下线9相连。所述主梁帽金属网5与其他金属部件搭接位置，全采用梯形过渡，主梁帽金属网5在叶根和叶尖过渡位置，将金属网折叠形成梯形。梯形过渡便于搭接区域良好接触，实现可靠的电气连接。制作本专利技术的具体操作为：1、在模具上以叶片轴线15为准，确定主梁帽参考线16和主梁帽边缘线26位置，并进行标记；在模具上的叶根连接器14、叶身接闪器2安装位置，分别放置叶根铜板8和叶身铜板11，通过相应工艺，使叶根铜板8、叶身铜板11与模具紧密贴合。2、在主梁帽3、辅梁帽4的标记区域分别铺设主梁帽金属网5、辅梁帽金属网6、叶根金属网7，将预铺放的叶根铜板8、叶身铜板11与主梁帽金属网5进行组装，采用两块铜板中间夹铜网31的方式，并通过铆接固定，叶身铜板11位于叶片后缘侧。3、将主梁帽金属网5、辅梁帽金属网6分别与主梁帽3、辅梁帽4进行等电位连接；在主梁帽金属网5、辅梁帽金属网6表面用一层双向玻纤布32覆盖，按照表面毡30所铺区域进行覆盖，在弦线方向进行搭接。在金属网与碳纤维梁帽33（包括主梁帽3、辅梁帽4）之间的等电位连接位置（主梁帽等电位点12或辅梁帽等电位点13）进行电位平衡铺层。所述电位平衡铺层、等电位辅层29，均指金属网与碳纤维梁之间等电位连接的基础铺层，采用的碳纤维布主要用于导体良好连接。等电位辅层29在碳纤维梁帽边缘28限定的范围内。4、在叶根和叶尖区域的主梁帽金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：包括金属网引下通道与接闪器引下通道；所述金属网引下通道包括分别包覆叶片碳纤维主梁帽和辅梁帽的主梁帽金属网和辅梁帽金属网，在主梁帽金属网和辅梁帽金属网的叶根区域由叶根金属网连接；所述接闪器引下通道包括由防雷引下线连接的叶尖接闪器、在叶片中部区域的若干叶身接闪器；所述主梁帽金属网在叶尖和叶根区域分别与防雷引下线连接；所述叶身接闪器通过叶身铜板、导线与主梁帽金属网连接；所述碳纤维主梁帽和辅梁帽分别与主梁帽金属网和辅梁帽金属网之间多处等电位电气连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：包括金属网引下通道与接闪器引下通道；所述金属网引下通道包括分别包覆叶片碳纤维主梁帽和辅梁帽的主梁帽金属网和辅梁帽金属网，在主梁帽金属网和辅梁帽金属网的叶根区域由叶根金属网连接；所述接闪器引下通道包括由防雷引下线连接的叶尖接闪器、在叶片中部区域的若干叶身接闪器；所述主梁帽金属网在叶尖和叶根区域分别与防雷引下线连接；所述叶身接闪器通过叶身铜板、导线与主梁帽金属网连接；所述碳纤维主梁帽和辅梁帽分别与主梁帽金属网和辅梁帽金属网之间多处等电位电气连接。


2.根据权利要求1所述碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：所述金属网为铝网或铜网。


3.根据权利要求1所述碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：所述主梁帽金属网通过导线与叶尖接闪器的连接为一体成型连接，将导线、金属网分别固定到叶尖接闪器上。


4.根据权利要求1所述碳纤维叶片双回路雷电防护系统，其特征在于：所述叶根金...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奎滨，曾明伍，刘世洪，余业祥，赵伟，林淑，杨娅曦，李飞，成健，王德贵，蒋子进，
申请(专利权)人：东方电气风电有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51